import java.util.Random;

public class SortAnArray {
    public int[] sortArray(int[] nums) {
        // 通过 sort 不断将 nums 数组划分成多个区间, 然后在趟方法中选择基准值划分
        sort(nums, 0, nums.length - 1);
        return nums;
    }

    // l 表示该区间的第一个元素
    // r 表示该区间的最后一个元素
    // 即 [l, r] 都是有效数据区间
    public void sort(int[] nums, int l, int r) {
        if(l >= r) {
            return;
        }
        // 将数组分成三块
        int pivot = nums[new Random().nextInt(r - l + 1) + l];
        // 定义三个指针
        // 此时 [l, r] 都是待处理区间
        int left = l - 1, i = l, right = r + 1;
        while(i < right) {
            if(nums[i] < pivot) {
                // swap(nums, nums[++left], nums[i++]);
                swap(nums, ++left, i++);
            }else if(nums[i] == pivot) {
                i++;
            }else {
                // num[i] > pivot
                // swap(nums, nums[--right], nums[i]);
                swap(nums, --right, i);
            }
        }

        // 此时该区间已经划分成
        // 小于pivot的区间: [l, left]
        // 等于pivot的区间: [left + 1, right - 1]
        // 大于pivot的区间: [right, n-1]
        // 现在再去将左右区间再次划分
        sort(nums, l, left);
        sort(nums, right, r);
    }

    public void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int tmp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = tmp;
    }
}
